ES2349964B1 - Unidad de valvula de mariposa controlada electronicamente. - Google Patents
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Abstract
Unidad de válvula de mariposa controlada
electrónicamente.
Una unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada que incluye un eje de válvulas fijado en
el cuerpo de válvulas, una válvula de mariposa provista sobre el eje
de válvulas en forma que gire con él, un actuador para controlar el
eje de válvulas, y un mecanismo de apertura/cierre mecánico de la
válvula. El mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula
comprende: una palanca de válvula situada sobre el eje de la válvula
en forma que gire con él; una palanca de leva fijada en forma que
gire con respecto al eje de válvula para ser operada directamente a
través de la actuación sobre el acelerador; y una palanca de enlace
fijada en el cuerpo de mariposas en forma que pueda girar y
transmitir un giro de la palanca de leva en una dirección de
apertura de la válvula de mariposas a la palanca de válvulas en
forma que gire la palanca de válvulas y el eje de las válvulas en
una dirección de apertura de la válvula de mariposa con unas
características de ángulo de giro predeterminadas.
Description
Unidad de válvula de mariposa controlada
electrónicamente.
La presente invención se refiere a una unidad de
válvula de mariposa controlada electrónicamente para controlar el
funcionamiento de la apertura/cierre (apertura y/o cierre) de la
válvula de mariposa por un actuador tal como un motor eléctrico,
particularmente, que sea capaz de accionar la aceleración en una
emergencia abriendo/cerrando la válvula de mariposa a través del
accionamiento del acelerador por un conductor cuando el actuador
tiene un fallo.
En los últimos años, el sistema de suministro de
combustible del tipo carburador convencional de una moto se ha
sustituido por el del tipo de inyección, que es mucho más eficiente.
Al mismo tiempo, la unidad de mariposa de tipo mecánico
convencional, que transmite el movimiento de un acelerador
directamente a la válvula de mariposa a través de un cable de
control, mecanismo de enlace o similar, ha sido sustituido por el
tipo de sistema de control electrónico, llamado sistema de
acelerador-por-cable, en el cual la
cantidad de accionamiento del acelerador se detecta primero por el
sensor de posición del acelerador y, de acuerdo con la cantidad
detectada, un ordenador de control manda el actuador (tal como un
motor eléctrico) para abrir/cerrar la válvula de mariposa
adecuadamente.
En relación con tal unidad de válvula de
mariposa electrónicamente controlada, si el actuador, sensor de
posición del acelerador o el ordenador de control tienen una avería,
el control electrónico de la válvula de mariposa se detiene y
entonces, la válvula de mariposa se cierra por un mecanismo de
conexión previsto como mecanismo de fallo seguro. Como resultante, a
partir de ese momento, el vehículo no puede acelerarse, y es difícil
conducir el vehículo en situación de emergencia a un carril de
parada o conducirlo a un taller de reparación, por ejemplo.
Entonces, en la publicación de la Solicitud de
Patente Japonesa abierta a inspección pública número
2-30933 (publicación de patente 1) y en la
publicación de la Solicitud de Patente Japonesa abierta a inspección
pública número 5-231188 (publicación de patente 2)
se describe una válvula de mariposa controlada electrónicamente, la
cual permite en el momento en que tenga una avería, conducir el
vehículo en situación de emergencia a través de permitir la
apertura/cierre mecánico de la válvula de mariposa dentro de un
rango predeterminado de la válvula de mariposa.
En la unidad de válvula de mariposa controlada
electrónicamente descrita en la publicación de patente 1, se dota de
un primer embrague y un segundo embrague en ambos extremos del eje
de la válvula de mariposa de forma que se permite la
conexión/desconexión entre el eje de la válvula de mariposa y el
motor eléctrico (actuador) por el primer embrague y permite la
conexión/desconexión entre la válvula de mariposa y el pedal del
acelerador (es decir, el pedal del gas) por un segundo embrague. En
un control normal por el motor eléctrico, el primer embrague se
conecta y el segundo embrague se desconecta, y, si tiene lugar una
anomalía en el motor eléctrico, se desconecta desde el control
central el primer embrague y se conecta el segundo embrague para
permitir de esta forma la conducción en situación de emergencia
presionando sobre el pedal del acelerador incluso si tiene lugar una
anomalía.
En la unidad de válvula de mariposa controlada
electrónicamente descrita en la publicación de patente 2, se
interpone un embrague de una dirección entre el eje de la válvula de
mariposa y el motor eléctrico, y en un estado de anomalía del motor
eléctrico, se convierte la válvula de mariposa en operativa
desconectando el eje de la válvula de mariposa del motor eléctrico.
Se disponen una primera palanca y una segunda palanca en un lado
opuesto al del motor eléctrico con respecto a la válvula de mariposa
en tal manera que la primera palanca se fija sobre el eje de la
válvula de mariposa en forma que pueda girar y se la haga bascular
libremente por un cable del pedal del acelerador, y por otra parte,
se sitúa la segunda palanca sobre el eje de la válvula de mariposa
de forma giratoria con la misma. Interponiendo un muelle entre la
primera palanca y la segunda palanca, se generan fuerzas de presión
o de impulsión en direcciones relativamente opuestas entre sí.
Cuando el motor eléctrico tiene una avería o
está con fallos, la primera palanca bascula en correspondencia con
una actuación sobre el pedal del acelerador, se transmite una
rotación a través del muelle a la segunda palanca y entonces el eje
de la válvula de mariposa se gira para abrir la válvula de mariposa.
Adicionalmente, con la estructura en la cual una pieza de enganche
de la segunda palanca se sujeta en un lado de la primera palanca,
cuando se realiza una actuación para cerrar el pedal del acelerador,
la rotación de la primera palanca se transmite a la segunda palanca
por la pieza de enganche y el eje de la válvula de mariposa gira en
una dirección de cierre de la válvula de mariposa.
Sin embargo, en la unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada descrita en la publicación de patente 1,
cuando el actuador tiene un fallo, se necesita ejecutar la
conexión/desconexión del primer embrague y del segundo embrague y,
consecuentemente, es necesario hacer frente a la anomalía en el
sistema de control del embrague. Por tanto, es difícil decir que tal
unidad de válvula de mariposa electrónicamente controlada es
excelente en cuanto a la certeza de fiabilidad de la conducción en
situación de emergencia.
Además, en la unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada descrita en la publicación de patente 2,
dado que el eje de la válvula de mariposa se actúa en una dirección
de apertura de la válvula a través de un muelle interpuesto entre la
primera palanca y la segunda palanca, existe el temor de que no
pueda alcanzarse la cantidad de apertura deseada de la válvula
debido al envejecimiento del muelle.
Adicionalmente, las unidades de válvula de
mariposa electrónicamente controladas de las publicaciones de
patente 1 ó 2 tienen el defecto de que el número de sus componentes
aumenta y de ahí que su estructura se hace complicada, aumentando de
este modo los costes de fabricación e induciendo fácilmente
problemas.
La presente invención se concibió en
consideración a las circunstancias mencionadas anteriormente y un
objeto de la invención es proporcionar una unidad de válvula de
mariposa electrónicamente controlada que tenga una configuración y
estructura altamente duradera, simple, no costosa y compacta y sea
capaz de la apertura/cierre de la válvula de mariposa mecánicamente
de acuerdo con la intención del conductor en el momento en que tenga
lugar una avería en el actuador o algo similar y que tenga una alta
libertad de ajuste de las características de apertura de la válvula
y, además, en la situación de funcionamiento normal del actuador se
pueda obtener un suave control electrónico de la válvula de
mariposa.
El anterior y otros objetos pueden alcanzarse de
acuerdo con la presente invención proporcionando una unidad de
válvula de mariposa electrónicamente controlada incluyendo un eje de
válvula soportado por un cuerpo de válvula, una válvula de mariposa
equipada sobre el eje de la válvula de forma giratoria con la misma,
una actuador para controlar el giro del eje de la válvula y un
mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula, comprendiendo
el mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula:
- \bullet
- una palanca de válvula equipada sobre el eje de la válvula de forma giratoria con la misma;
- \bullet
- una palanca de leva fijada de forma giratoria con respecto al eje de la válvula de forma que se opere directamente a través de la actuación sobre el acelerador; y
- \bullet
- una palanca de enlace fijada de forma giratoria en el cuerpo de la válvula y que transmita un giro de la palanca de leva en una dirección de apertura de la válvula de mariposa a la palanca de válvula de forma que se gire la palanca de válvula y el eje de la válvula en la dirección de apertura de la válvula de mariposa con unas características de ángulo de giro predeterminadas.
En el anterior aspecto de la presente invención,
puede desearse que la palanca de leva se dote con una zona de leva y
la palanca de enlace se dote con un punto de apoyo, un punto de
empuje y un punto de trabajo, en el cual el punto de apoyo se fija
en forma giratoria sobre el cuerpo de la mariposa, el punto de
empuje se pone en contacto con la zona de leva de la palanca de
leva, el punto de trabajo se sitúa de tal forma que cuando la
palanca de leva se gira en la dirección de apertura de la válvula de
mariposa, el punto de empuje de la palanca de enlace se presiona por
la zona de la leva y, entonces, el punto de trabajo presiona una
zona de inicio de giro de la palanca de válvula en la dirección de
apertura de la válvula de mariposa.
La palanca de leva puede dotarse con una zona de
empuje que presiona directamente la zona de inicio de giro de la
palanca de válvula por la rotación de la palanca de leva en la
dirección de cierre de la válvula de mariposa, girando así de manera
forzada la palanca de válvula en la dirección de cierre de la
válvula de mariposa. Puede desearse que la zona de inicio de giro de
la palanca de válvula se sitúe entre la zona de empuje de la palanca
de leva y el punto de trabajo de la palanca de enlace, y durante un
funcionamiento de la válvula de mariposa para abrirse y cerrarse a
través de la válvula de mariposa, el actuador controla el eje de la
válvula de forma que se gire la zona de inicio de giro de la palanca
de válvula sin contactar ni con la zona de empuje ni con el punto de
trabajo.
Adicionalmente puede desearse que una superficie
de contacto en una posición tal que el punto de trabajo de la
palanca de enlace y la zona de inicio de giro de la palanca de
válvula comienzan a entrar en contacto entre sí intercepte con una
línea recta que conecta un centro del punto de apoyo de la palanca
de enlace con un centro del eje de la válvula tal como se ve en una
dirección axial del eje de la válvula.
El mecanismo de apertura/cierre mecánico de la
válvula puede comprender adicionalmente un muelle de retorno para
presionar la palanca de válvula en la dirección de cierre de la
válvula de mariposa con respecto a la palanca de leva, situándose el
muelle de retorno entre la palanca de leva y la palanca de válvula y
conformado de forma que genere una fuerza de empuje en la dirección
de cierre de la válvula de mariposa sólo cuando la palanca de
válvula y la palanca de leva se posicionan en la proximidad de la
posición de cierre de la válvula de mariposa.
Puede desearse también que se apoye en el cuerpo
de la mariposa un eje de la polea del acelerador paralelo al eje de
la válvula, y que pueda disponerse una polea del acelerador, que
gire con el funcionamiento del acelerador, sobre el eje de la polea
del acelerador en forma que gire con él, conectándose la polea del
acelerador con la palanca de leva por un elemento de enlace.
De acuerdo con la unidad de la válvula de
mariposa electrónicamente controlada de la presente invención, se
equipa un mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula, la
válvula de mariposa puede abrirse/cerrarse mecánicamente de acuerdo
con la intención de un conductor cuando el actuador o similar tiene
un fallo, permitiendo con ello la conducción en situación de
emergencia o continuar conduciendo con seguridad. El mecanismo de
apertura/cierre mecánico de la válvula tiene una estructura simple y
compacta, y puede conseguirse la libertad de ajuste de las
características de apertura de la válvula cuando la válvula de
mariposa se abre/cierra mecánicamente.
Si el actuador tiene un fallo cuando la válvula
de mariposa está abierta, la válvula de mariposa puede cerrarse
rápida y seguramente de acuerdo con la intención del conductor.
Adicionalmente, en un funcionamiento normal, se puede impedir que el
mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula afecte al
control de la válvula de mariposa, obteniendo con ello un suave
control de la válvula de mariposa.
La naturaleza y los detalles característicos
adicionales de la presente invención serán más claros a partir de
las descripciones realizadas a continuación con referencia a los
dibujos adjuntos.
En los planos adjuntos:
La figura 1 es una vista de una unidad de
válvula de mariposa electrónicamente controlada de la presente
invención tal como se ve desde el lado de entrada de la misma;
La figura 2 es una vista del lado derecho de la
unidad de válvula de mariposa electrónicamente controlada tomada en
la dirección de la flecha II de la figura 1;
La figura 3 es una vista en perspectiva de la
unidad de válvula de mariposa electrónicamente controlada tomada en
la dirección de la flecha III de la figura 2;
La figura 4 es una vista en perspectiva de la
unidad de válvula de mariposa electrónicamente controlada tomada en
la dirección de la flecha IV de la figura 2;
La figura 5 es una vista del lado derecho del
mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula en un estado en
el que la palanca de válvula y la palanca de leva están situadas
cerca de una posición de cierre de la válvula de mariposa;
La figura 6 es una vista del lado derecho del
mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula en un estado en
el que la palanca de válvula y la palanca de leva no están situadas
cerca de una posición de cierre de la válvula de mariposa;
La figura 7 es una vista del lado derecho
mostrando una modificación en la cual un punto donde un punto de
acción de la palanca de enlace y la zona de inicio de giro de la
palanca de válvula comienzan a entrar en contacto se dispone en la
línea recta que conecta un punto de apoyo con un eje de la válvula
tomado en la dirección axial del eje de la válvula;
La figura 8 es una vista del lado derecho
mostrando un estado del mecanismo de apertura/cierre mecánico de la
válvula en el caso de funcionamiento normal en el cual el control de
la apertura/cierre de la válvula de mariposa se realiza normalmente
por un actuador; y
La figura 9 es un diagrama mostrando la relación
entre la apertura del manillar del acelerador y la apertura de la
válvula de mariposa cuando la válvula de mariposa se abre de manera
forzada por el mecanismo de apertura/cierre mecánico de la
válvula.
En adelante, las realizaciones preferidas de la
presente invención se describirán con referencia a los dibujos
adjuntos. Adicionalmente, se ha de notar que los términos
"superior", "inferior", "derecho", "izquierdo" y
términos similares se usan aquí con referencia a la ilustración de
los dibujos o en un estado de instalación usual de un equipo que
incluya la unidad de válvula de mariposa.
Con referencia a las figuras 1 a 4, una unidad
de válvula de mariposa electrónicamente controlada 1 se instala
sobre, por ejemplo, un motor de moto de cuatro cilindros en paralelo
e incluye dos unidades de mariposa 2 de doble cuerpo alineadas en la
dirección del ancho del vehículo para formar cuatro mariposas. En
cada cuerpo de mariposas 2 se forman dos pasos de entrada de aire 3,
los cuatro pasos de entrada de aire 3 se disponen en paralelo entre
sí y se sitúa una válvula de mariposa circular 4 en cada paso de
aire 3 de entrada de manera que pueda abrirse o cerrarse.
Se forma una pestaña de conexión 5 para fijarlo
a un filtro de aire en cada parte del lado de entrada del cuerpo de
la mariposa 2 (paso de entrada de aire 3), y se forma una zona de
inserción con forma de unión 6 para conectarlo al lado del motor en
el extremo del lado de salida.
Un eje de válvulas 8 dispuesto para interceptar
con cada paso de entrada de aire 3 se fija en forma giratoria sobre
los cuerpos de mariposa 2 y cada válvula de mariposa 4 se fija al
eje de válvulas 8 de forma que pueda girar con él. Entonces, todas
las válvulas de mariposa 4 se abren y/o cierran con el mismo grado
de apertura mediante el giro del eje de válvulas 8. Así, se sitúa un
sensor de posición de la válvula 9 para detectar la cantidad de giro
del eje de la válvula 8, esto es, la cantidad de apertura de las
válvulas de mariposa 4 sobre la superficie del lado izquierdo
(superficie lateral sobre la porción inferior de la figura 1
presentada sobre el papel) del cuerpo de mariposas 2.
La rotación del eje de válvulas 8 se controla
por un motor eléctrico 10 como un actuador. Este motor eléctrico 10
se dispone cercano a un extremo lateral (lado izquierdo en esta
realización) del eje de válvulas 8 y dispuesto justamente debajo del
cuerpo de válvulas 2 sobre un lateral (lado izquierdo en esta
realización), por ejemplo, en forma que la dirección axial del eje
principal 10a es paralela al eje de la válvula 8 y el eje principal
10a está dispuesto en la cercanía del eje de válvulas 8. La potencia
de accionamiento del motor eléctrico 10 se desacelera por una unidad
de engranaje reductora 11 y se trasmite al eje de la válvula 8.
Un eje de la polea del acelerador 13 se apoya
axialmente justo debajo del otro cuerpo de mariposas 2 (lado derecho
en la realización), cercano al otro extremo lateral (extremo
derecho) del eje de válvulas 8 en forma que esté paralela al eje de
válvulas 8. Este eje de la polea del acelerador 13 y (el eje
principal de) el motor eléctrico 10 están dispuestos básicamente de
forma coaxial.
Se sitúa una polea del acelerador 14 en la parte
del extremo exterior (extremo derecho) del eje de la polea del
acelerador 13 en forma que gire con él y se equipa con un sensor de
posición del acelerador en una parte del extremo interior (extremo
izquierdo). Aquí, la polea del acelerador 14 se dota con una zona de
barra de conexión saliente en dirección centrífuga (dirección del
diámetro) con respecto al eje de la polea del acelerador 13.
Cada uno de los pasos de entrada de aire 3 está
dotado con inyectores 17A y 17B para inyección de combustible, y se
disponen también en paralelo al eje de válvulas 8, partes de tubería
18A y 18B para suministrar el combustible a los inyectores 17A y
17B. Los cuatro inyectores 17A son inyectores principales y situados
sobre el cuerpo de mariposas 2 en forma que cada eje central 17a
intersecta con un eje de un paso de entrada de aire 3 en un ángulo
plano. El combustible inyectado desde cada inyector 17A se dirige al
lado de salida de la válvula de mariposa 4 hacia el punto de entrada
de aire del motor.
Por otro lado, los otros cuatro inyectores 17B
son sub-inyectores capaces de inyectar combustible
en el caso en que la válvula de mariposa 4 tiene un grado intermedio
o mayor de apertura, y la dirección de inyección se ajusta de forma
que el combustible se aplica directamente en la válvula de mariposa
4 posicionada sobre la entrada de aire en el lado hacia la salida
del eje de válvulas 8 en caso de un grado de apertura intermedia o
más de la válvula de mariposa 4. Este sub-inyector
17B se actúa para aumentar la cantidad de combustible inyectado
cuando el vehículo funciona en alto régimen, por ejemplo, para la
aceleración del mismo.
La polea del acelerador 14 está enlazada con un
manillar del acelerador de una moto a través de un cable del
acelerador, no mostrado, y cuando un piloto de la moto gira el
manillar del acelerador, la polea del acelerador 14 gira y la
cantidad de giro se detecta por el sensor de posición del acelerador
15, y un ordenador de control, no mostrado, controla el motor
eléctrico 10 dependiendo del grado de apertura y la velocidad de
apertura (relación de cambio del grado de apertura de la válvula de
mariposa) de la válvula de mariposa 4 de forma que abra y/o cierre
la válvula de mariposa 4 adecuadamente dependiendo de la velocidad
del motor, velocidad del vehículo, condiciones de desplazamiento y
similares.
Al mismo tiempo, la cantidad de combustible
inyectado desde los inyectores 17A y 17B y el tiempo de inyección se
ajustan óptimamente. Aquí, la cantidad de apertura real de la
válvula de mariposa 1 se detecta por el sensor de posición de la
válvula 9 y realimenta al ordenador de control.
Como se muestra en la figura 5, la unidad de la
válvula de mariposa electrónicamente controlada 1 está equipada con
un mecanismo 21 de apertura/cierre mecánico de la válvula. Este
mecanismo 21 de apertura/cierre mecánico de la válvula se sitúa
sobre la superficie del lado derecho del cuerpo de mariposas 2 sobre
el lado derecho y configurado para incluir el eje de la polea del
acelerador 13 anteriormente mencionado y la polea del acelerador 14
como sigue.
Se sitúa una palanca de válvula 22 sobre el lado
derecho del eje de la válvula 8 de forma que gire con él. Esta
palanca de válvula 22 se conforma en forma de palanca sobre una
placa de un material, por ejemplo, y la parte frontal de la palanca
se pliega en ángulo recto para formar la zona de inicio de giro
22a.
Similarmente, una palanca de leva 23 realizada
en una placa metálica se sitúa sobre el lado derecho del eje de la
válvula 8 de forma que se sobreponga sobre el exterior de la palanca
de válvula 22. Esta palanca de leva 23 se fija de forma que pueda
girar con respecto al eje de la válvula 8, y se forma sobre ella la
parte de una barra en forma de palanca de conexión 23a que se
extiende en dirección centrífuga (dirección del diámetro) desde el
eje de la válvula 8 y una zona de leva 23b. La zona de leva 23b se
forma para proporcionar una configuración de leva en arco circular,
y el radio de la zona de leva aumenta cuando la palanca de leva 23
se gira en la dirección de apertura A de la válvula de mariposa
4.
Adicionalmente, una zona extrema de la zona de
leva 23b se dobla para formar una zona de presión 23c tal que la
zona de presión 23c se posiciona sobre un lado en la dirección de
giro de la válvula de mariposa 4 (dirección A de apertura de la
válvula) para abrir la válvula con respecto a la zona de inicio de
giro 22a de la palanca de válvula 22. Por tanto, si el sistema de
control falla cuando la válvula de mariposa 4 está abierta, la
palanca de leva 23 se gira en la dirección de cierre B de la válvula
de mariposa 4 por una actuación del piloto sobre el acelerador, y la
zona de presión 23c presiona la zona de inicio de giro 22a
directamente para forzar que la palanca de válvula 22 gire
mecánicamente en la dirección B de cierre de la válvula.
Cuando la válvula de mariposa 4 está cerrada,
por ejemplo al ralentí, se forma una holgura C predeterminada entre
la zona de inicio de giro 22a y la zona de presión 23c. Está holgura
C se ajusta para proporcionar un tamaño que permita a la palanca de
válvula 22 girar ligeramente en la dirección A de apertura de la
válvula. Así, la válvula de mariposa 4 puede abrirse ligeramente
para permitir un rápido control en vacío y un control de la
velocidad de ralentí suavemente en los momentos de control estable
(normal) en los que el motor eléctrico 10 no tiene fallos. En el
control rápido en vacío o control de la velocidad de ralentí en los
momentos de arranque en frío, la velocidad del motor puede
optimizarse automáticamente actuando el ordenador de control sobre
el motor eléctrico 10 en una condición de no actuación sobre el
acelerador por el piloto.
El extremo frontal de la parte de la barra de
conexión 23a de la palanca de leva 23 y el extremo frontal de la
parte de la barra de conexión 14a de la polea del acelerador 14 se
conectan juntos a través de una barra de enlace 25 (elemento de
enlace), y consecuentemente, la palanca de leva 23 puede girarse
arbitrariamente por la actuación del piloto sobre el acelerador.
Se fija una palanca del enlace 26 en forma
giratoria sobre la superficie del lado derecho del lado derecho del
cuerpo de mariposas 2 justo bajo el eje de la válvula 8. Esta
palanca del enlace 26 se realiza de una placa de metal a la que se
le da la forma de una palanca básicamente con forma de J que tiene
un punto de apoyo 26a, un punto de empuje 26b de un punto de trabajo
26c. El punto de apoyo 26a sirve como una zona de soporte del eje, y
el punto de presión 26b y el punto de trabajo 26c se sitúan en ambos
lados del punto de apoyo 26a.
Una sección desde el punto de apoyo 26a al punto
de presión 26b se curva a lo largo de la forma periférica externa de
la zona de leva 23b de la palanca de leva 23, y el punto de presión
26b, que es el extremo frontal, se configura como un rodillo o un
deslizador. Este punto de presión 26b hace contacto con la zona
periférica externa de la zona de leva 23b y se desliza a lo largo de
la forma de la leva. En el otro lado, el punto de trabajo 26c se
sitúa sobre el lado en la dirección B de cierre de la válvula con
respecto a la zona de inicio de giro 22a de la palanca de válvula
22.
Así, si el sistema de control tiene problemas,
cuando el piloto gira el manillar del acelerador de la moto en una
dirección de apertura de la válvula de mariposa 4, la polea del
acelerador 14 se gira y el giro se transmite a la palanca de leva 23
a través de la barra de enlace 25 de forma que gira la palanca de
leva 23 en la dirección A de apertura de la válvula. Así, la zona de
leva 23b de la palanca de leva 23 se gira, el punto de empuje 26b de
la palanca de enlace 26 en contacto con la periferia de la porción
de levas 23b se presiona por la zona de la leva 23b de forma que el
punto de trabajo 26c de la palanca de enlace 26 presiona la zona de
inicio de giro 26b de la palanca de válvula 22 para con ello girar
la palanca de válvula 22 en la dirección A de apertura de la
válvula. Así la válvula de mariposa 4 es forzada mecánicamente a
abrir.
De esta forma, la palanca de enlace 26 sirve
para transmitir un giro de la palanca de leva 23 en la dirección A
de apertura de la válvula, a la palanca de válvula 22 de forma que
gira la palanca de válvula 22, el eje de la válvula 8 y la válvula
de mariposa 4 en la dirección A de apertura de la válvula. El máximo
grado de apertura de la válvula de mariposa 4 en este momento se
fija en un minuto del grado de apertura (por ejemplo, alrededor de
10º). Así, se obtiene una salida de una amplitud capaz de realizar
la función de conducción en situación de emergencia mientras que el
piloto claramente siente una anomalía.
La palanca de leva 23 se equipa con un muelle de
retorno 29, que se enrolla alrededor de el eje de la válvula 8, por
ejemplo, el extremo del mismo se engancha con la zona de la leva 23b
de la palanca de leva 23 mientras que el otro extremo enlaza contra
la zona de inicio de giro 22a de la palanca de válvula 22 sobre el
lado de la dirección A de apertura de la válvula.
A pesar de que el muelle 29 impulsa y empuja a
la palanca de válvula 22 hacia atrás en la dirección B de cierre de
la válvula con respecto a la palanca de leva 23, esta fuerza de
empuje es débil de forma que mejora el tacto de funcionamiento de la
palanca de válvula 22 sólo cuando la zona de inicio de giro 22a de
la palanca de válvula 22 y la zona de presión 23c de la palanca de
leva 23 se aproximan entre sí en un ángulo relativo de un minuto
como se muestra en el estado de la figura 5. Cuando el sistema de
control tiene un fallo, como se describió anteriormente, la palanca
de válvula 22 se fuerza a girar mecánicamente en la dirección de
apertura de la válvula a través de la actuación del piloto sobre el
acelerador.
A pesar de que la zona de presión 23c de la
palanca de leva 23 no puede girarse más en la dirección B de cierre
de la válvula cuando la polea del acelerador 14 se gira hasta su
posición plenamente cerrada, la palanca de válvula 22 puede
empujarse hacia atrás en un ángulo predeterminado por una fuerza de
impulso o presión del muelle de retorno 29. Por tanto, la válvula de
mariposa 4 puede retornarse a su posición de plenamente cerrada (es
decir, estado de ralentí).
Por otra parte, cuando la zona de inicio de giro
22a de la palanca de válvula 22 y la zona de presión 23c de la
palanca de leva 23 no están posicionadas en un ángulo relativo
predeterminado como se muestra en un estado de la figura 6, el
muelle de retorno 29 toma su estado libre de forma que el muelle de
retorno 29 se aparta de la zona de inicio de giro 22a de la palanca
de válvula 22. Como resultante, al forzar a la palanca de válvula 22
a abrir mecánicamente cuando el sistema de control tiene un fallo,
la fuerza de presión del muelle de retorno 29 no se aplica a la
palanca de válvula 22.
Entretanto, se prefiere que un punto en el cual
el punto de trabajo 26c de la palanca de enlace 26 y la zona de
inicio de giro 22a de la palanca de válvula 22 comiencen a contactar
entre sí se sitúe en la proximidad de una línea recta D que conecta
el punto de apoyo 26a y el eje de la válvula 8 tomados en la
dirección axial del eje de la válvula 8. Como realización óptima, el
punto puede disponerse sobre una línea recta D como se muestra la
figura 7. Similarmente, la cantidad de fricción entre el punto de
trabajo 26c y la zona de inicio de giro 22a se minimiza cuando el
punto de trabajo 26c presiona la zona de inicio de giro 22a,
impidiendo por ello el desgaste tanto de la zona de entrada 22a como
del punto 26c para mejorar la duración del mecanismo 21 de
apertura/cierre mecánico de la válvula.
En la unidad 1 de válvula de mariposa
electrónicamente controlada dotada con tal mecanismo 21 de control
de apertura/cierre mecánico de la válvula, en los momentos de
funcionamiento normal en los que se realiza normalmente el control
de la apertura/cierre de la válvula de mariposa 4 por el motor
eléctrico 10 como un actuador, una cantidad de actuación sobre el
manillar del acelerador del piloto es detectada por el sensor de
posición del acelerador 15, y dependiendo de la señal detectada, el
ordenador de control manda el motor eléctrico 10 para abrir/cerrar
eléctricamente la válvula de mariposa 4.
Aunque, incluso en tal funcionamiento normal, la
palanca de leva 23 se gira a través de la transmisión desde la barra
del enlace 25 como se muestra en la figura 8, el ordenador de
control manda la válvula de mariposa 4 (motor eléctrico 10) para
mantener la zona de inicio de giro 22a de la palanca de válvula 22
entre la zona de presión 23c de la palanca de leva 23 y el punto de
trabajo 26c de la palanca de enlace 26 sin contactar ni con la zona
de presión 23c ni con el punto de trabajo 26c. Como resultado, en
funcionamiento normal, se impide que el mecanismo 21 de
apertura/cierre mecánico de la válvula afecte al control de la
válvula de mariposa 4, obteniendo así un suave control de la válvula
de mariposa. Particularmente, el control de la velocidad en vacío y
el rápido control del ralentí pueden ejecutarse con alta
precisión.
Cuando la válvula de mariposa 4 se abre con un
alto grado de apertura en funcionamiento normal, el muelle de
retorno 29 se separa de la zona de inicio de giro 22a de la palanca
de válvula 22. Entonces, la palanca de válvula 22, el eje de la
válvula 8 y la válvula de mariposa 4 se pueden operar suavemente sin
ser afectadas por la fuerza de impulsión o presión del muelle de
retorno 29.
Por otro lado, si la válvula de mariposa 4 no
puede abrirse/cerrarse eléctricamente debido a una avería del motor
eléctrico 10, el piloto actuará sobre el manillar tratando de mandar
al ordenador de control de forma que la válvula de mariposa 4 se
abre forzadamente por la operación de la polea del acelerador 14, la
barra de enlace 25, la palanca de leva 23, la palanca de enlace 26 y
la palanca de válvula 22 del mecanismo 21 de apertura/cierre de la
mecánico válvula, y así, puede conducirse con seguridad el vehículo
en situación de emergencia o continuar conduciendo aunque la
cantidad de apertura de la válvula sea pequeña.
Las características del ángulo de giro de la
válvula de mariposa 4 (palanca de válvula 22), cuando se fuerza a
abrir a la válvula de mariposa 4 por el mecanismo 21 de
apertura/cierre mecánico de la válvula, pueden ajustarse
arbitrariamente fijando la forma de la zona de leva 23b de la
palanca de leva 23, las distancias del punto de presión 26b y el
punto de trabajo 26c con respecto al punto de giro 26a de la palanca
de leva 26, esto es, fijando apropiadamente una relación de palanca,
lo que permite una alta libertad de ajustes.
Preferiblemente, como se muestra la figura 9,
las formas de la zona de leva 23b de la palanca de leva 23 y la
palanca de enlace 26 (relación de palanca del punto de presión 26b y
del punto de trabajo 26c con respecto al punto de apoyo 26a) se
fijan de forma que la válvula de mariposa se abre relativamente
rápido hasta un grado de apertura alrededor de algún porcentaje del
grado de apertura completo mientras que el grado de apertura del
manillar del acelerador por el piloto sea pequeño, y tras esto,
incluso si el grado de apertura del manillar del acelerador aumenta,
el grado de apertura de la válvula de mariposa se mantiene
constante.
La razón del ajuste anterior es impedir que el
piloto gire ampliamente el manillar del acelerador cuando la unidad
1 de válvula de mariposa electrónicamente controlada tiene un fallo.
Esto puede evitar un caso en el que, debido a que el piloto gira el
manillar del acelerador ampliamente, se induce una aceleración
inesperada cuando la condición de anomalía se recupera naturalmente
(bruscamente).
El grado de apertura de la válvula de mariposa
indicada en el eje de ordenadas en la figura 9 es un valor de
detección del sensor 9 de posición de la válvula y el grado de
apertura del manillar del acelerador indicado en el eje de abscisas
es un valor de detección del sensor 15 de la posición del
acelerador. Como puede verse en la figura, cuando el grado de
apertura del manillar del acelerador va de 0 a alrededor de 10
grados, la válvula de mariposa no se abre. Esto se produce por la
holgura situada entre el punto de trabajo 26c de la palanca de
enlace 26 y la zona de inicio de giro 22a, y el tamaño de holgura
puede fijarse arbitrariamente.
Por otro lado, cuando se está conduciendo
normalmente la moto con la válvula de mariposa 4 abierta, incluso si
el motor eléctrico 10 o similar se avería, girando hacia atrás el
manillar del acelerador, la palanca de leva 23 se gira en la
dirección B de cierre de la válvula junto con la polea del
acelerador 14, y la zona de presión 23c de la palanca del leva 23 se
pone en contacto con la zona de inicio de giro 22a de la palanca de
válvula 22 para hacer retroceder de forma forzada la palanca de
válvula 22, el eje de la válvula 8 y la válvula de mariposa 4 en la
dirección B de cierre de la válvula. Así, la válvula de mariposa 4
puede cerrarse rápida y seguramente de acuerdo con una intención del
piloto de reducir la salida del motor.
Cuando la válvula de mariposa 4 está abierta con
un alto grado de apertura, dado que el muelle de retorno 29 se
aparta de la zona de inicio de giro 22a de la palanca de válvula 22,
incluso si el motor eléctrico 10 o similar tiene un fallo en una
velocidad de funcionamiento intermedia o alta, la palanca de válvula
22 nunca es hecha retroceder en la dirección B de cierre de la
válvula por la fuerza de empuje del muelle de retorno 29, y así, la
moto nunca se desacelera bruscamente en contra de la intención del
piloto.
De acuerdo con el mecanismo 21 de
apertura/cierre mecánico de la válvula, las características de
apertura de la válvula en el momento en que la válvula de mariposa 4
se abre mecánicamente, pueden configurarse arbitrariamente cambiando
la forma de la leva de la palanca de leva 23, la relación de palanca
de la palanca de enlace 26 o similar, y así, puede adaptarse
fácilmente de acuerdo con una salida del motor y otras
especificaciones.
Adicionalmente, dado que el mecanismo 21 de
apertura/cierre mecánico de la válvula tiene una estructura muy
simple formada esencialmente por la palanca de válvula 22, la
palanca de leva 23 y la palanca de enlace 26, puede instalarse a
bajo coste, compactamente y con un peso ligero, y particularmente,
su ancho de instalación es tan pequeño como algunas decenas de
milímetro, siendo así preferible para las motos que tengan
restricciones en el espacio de ubicación.
Particularmente, el eje de la polea del
acelerador 13 paralelo al eje de la válvula 8 se fija en el cuerpo
de la válvula 2, y la polea del acelerador 14, que se dispone sobre
el eje de la polea del acelerador 13 en forma que gire con él, y la
palanca de leva 23 se conectan a través de la barra de enlace 25, de
forma que el mecanismo 21 de apertura/cierre mecánico de la válvula
puede hacerse compacto.
Aún más, dos unidades del cuerpo de válvula 2
incluyendo una variedad de válvulas de mariposa 4 en paralelo se
alinean en la dirección del ancho del vehículo para disponerse
cercanas en un extremo y el otro extremo del eje de la válvula 8, al
motor eléctrico 10 y al eje 13 de la polea del acelerador
respectivamente. Además, el motor eléctrico 10 y el eje de la polea
del acelerador 13 están dispuestos de forma básicamente coaxial. De
acuerdo con tal disposición, la unidad 1 completa de válvula de
mariposa electrónicamente controlada puede hacerse compacta.
Se ha de notar que la presente invención no está
limitada a la realización descrita y que pueden realizarse muchos
otros cambios y modificaciones sin separarse del alcance de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (7)
1. Una unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada incluyendo un eje de válvulas fijado en
un cuerpo de válvulas, una válvula de mariposa provista sobre el eje
de válvulas en forma que gire con él, un actuador para controlar el
giro del eje de válvulas, y un mecanismo de apertura/cierre mecánico
de la válvula, comprendiendo el mecanismo de apertura/cierre
mecánico de la válvula:
- \bullet
- una palanca de válvula provista sobre el eje de la válvula de forma que gire con él;
- \bullet
- una palanca de leva fijada en forma que gire con respecto al eje de la válvula para ser actuada directamente a través de la operación del acelerador; y
- \bullet
- una palanca de enlace fijada en el cuerpo de mariposas en forma que pueda girar y transmitir un giro de la palanca de leva en una dirección de apertura de la válvula de mariposa a la palanca de válvula de forma que gire la palanca de válvula y el eje de la válvula en una dirección de apertura de la válvula de mariposa con unas características de ángulo de giro predeterminadas.
2. La unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada de acuerdo con la reivindicación 1, en
la que la palanca de leva se dota con una zona de leva y la palanca
de enlace se dota con un punto de apoyo, un punto de presión y un
punto de trabajo, en la cual el punto de apoyo se fija en forma
giratoria sobre el cuerpo de la válvula, el punto de presión se pone
en contacto con la zona de leva de la palanca de leva, el punto de
trabajo se sitúa de forma que cuando la palanca de leva se gira en
la dirección de apertura de la válvula de mariposa, el punto de
presión de la palanca de enlace se presiona por la zona de leva,
entonces, el punto de trabajo presiona la zona de inicio de giro de
la palanca de válvula en la dirección de apertura de la válvula de
mariposa.
3. La unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada de acuerdo con la reivindicación 2, en
el que la palanca de leva se equipa con una zona de presión la cual
presiona en la zona de inicio de giro de la palanca de válvula
directamente por el giro de la palanca de leva en la dirección de
cierre de la válvula de mariposa, forzando por ello el giro de la
palanca de válvula en la dirección de cierre de la válvula de
mariposa.
4. La unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada de acuerdo con la reivindicación 3, en
la que la zona de inicio de giro de la palanca de válvula se sitúa
entre la zona de presión de la palanca de leva y el punto de trabajo
de la palanca de enlace, y durante un funcionamiento de la válvula
de mariposa para abrirse o cerrarse a través del actuador, el
actuador controla el eje de la válvula de forma que la zona de
inicio de giro de la palanca de válvula se gira sin contactar ni con
la zona de presión ni el punto de trabajo.
5. La unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada de acuerdo con la reivindicación 2, en
la que una superficie de contacto en una posición en el que el punto
de trabajo de la palanca de enlace y la zona de inicio de giro de la
palanca de válvula comienzan a contactar entre sí intercepta con una
línea recta que conecta un centro del punto de apoyo con un centro
del eje de la válvula tal como se ve en una dirección axial del eje
de la válvula.
6. La unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada de acuerdo con la reivindicación 1, en
la que un mecanismo de apertura/cierre mecánico de la válvula
comprende adicionalmente un muelle de retorno para presionar la
palanca de válvula en la dirección de cierre de la válvula de
mariposa con respecto a la palanca de leva, estando situado el
muelle de retorno entre la palanca de leva y la palanca de válvula y
estado formado de forma que genere una fuerza de presión en la
dirección de cierre de la válvula de mariposa sólo cuando la palanca
de válvula y la palanca de leva se posicionan en la proximidad de la
posición de cierre de la válvula de mariposa.
7. La unidad de válvula de mariposa
electrónicamente controlada de acuerdo con la reivindicación 1, en
la que un eje de la polea del acelerador paralelo al eje de la
válvula se fija en el cuerpo de mariposas, y una polea del
acelerador, la cual se gira a través de una actuación en el
acelerador, se dispone sobre el eje de la polea del acelerador en
forma que gire con él, conectándose la polea del acelerador con la
palanca de leva por un elemento de enlace.
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Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007-113134 | 2007-04-23 | ||
| ES200801151A ES2349964B1 (es) | 2007-04-23 | 2008-04-22 | Unidad de valvula de mariposa controlada electronicamente. |
Publications (2)
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| ES2349964A1 ES2349964A1 (es) | 2011-01-13 |
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